汇编分析 golang 循环

今天小编为大家分享一篇关于 Golang 循环汇编分析的文章，文章中介绍了 golang 循环的汇编层面的处理，通过分析，我们可以更了解循环的实现。希望能对大家有所帮助。

循环是编程中很强大的一个概念，而且非常容易处理。但是，必须将其翻译成机器可理解的基本指令。它的编译方式也可能影响标准库中的其他组件。让我们开始分析一下范围循环。

循环汇编

范围循环可以迭代数组，切片或通道。下面函数展示了，对分片进行循环并将数字相加：

func main() {   l := []int{9, 45, 23, 67, 78}   t := 0
   for _, v := range l {      t += v   }
   println(t)}

执行 go tool compile -S main.go 可以转储生成汇编代码，下面为范围循环的相关代码。

0x0041 00065 (main.go:4)   XORL   AX, AX0x0043 00067 (main.go:4)   XORL   CX, CX
0x0045 00069 (main.go:7)   JMP    820x0047 00071 (main.go:7)   MOVQ   ""..autotmp_5+16(SP)(AX*8), DX0x004c 00076 (main.go:7)   INCQ   AX0x004f 00079 (main.go:8)   ADDQ   DX, CX0x0052 00082 (main.go:7)   CMPQ   AX, $50x0056 00086 (main.go:7)   JLT    710x0058 00088 (main.go:11)  MOVQ   CX, "".t+8(SP)

我们把指令分为两部分：初始化及循环本身。最开始两行指令用来初始化两个寄存器为 0。

0x0041 00065 (main.go:4)   XORL   AX, AX0x0043 00067 (main.go:4)   XORL   CX, CX

寄存器 AX 包含循环中的当前位置，而 CX 包含变量 t 的值。下面是带有指令和通用寄存器的直观表示：

该循环指令 JMP 82 开始，表示跳转到指令 82。可以通过第二列来标识此目标指令：

下一条指令 CMPQ AX, $5 表示“比较寄存器 AX 和数值 5”。它实际上是从 AX 中减去寄存器 DX 的值，并将结果存储到另一个寄存器中。现在，可以在下一条指令 JLT 71 中使用该值，该指令表示“如果小于 0，则跳转到指令 71。”下面是更新后的图：

如果条件不满足，则程序将不会跳转执行循环后面的下一条指令。

因此，我们现在有了循环的结构。下面是转换回 Go 的循环：

goto endstart:   ?end:   if i < 5 {      goto start   }
println(t)

该循环的主体是缺失的，下面是指令：

0x0047 00071 (main.go:7)   MOVQ   ""..autotmp_5+16(SP)(AX*8), DX0x004c 00076 (main.go:7)   INCQ   AX0x004f 00079 (main.go:8)   ADDQ   DX, CX

第一个指令 MOVQ “”…autotmp_5+16(SP)(AX*8), DX 表示“将内存从源移动到目标”。由以下内容组成：

片段 “”…autotmp_5+16(SP) 其中 SP 是堆栈指针（我们当前的内存栈帧），而 autotmp_* 是自动生成的变量名称。

偏移量 8（在 64 位架构上，int 为 8 位）乘以寄存器 AX 的值，即循环中的当前位置。

由寄存器 DX 表示的，目标现在包含循环的当前值。

然后，INCQ 代表“递增”，并将递增循环的当前位置：

循环体的最后一条指令是 ADDQ DX, CX 表示“将 DX 添加到 CX”。之前我们已经看到 DX 包含循环的当前值，而 CX 是包含变量 t 内容的寄存器：

它将一直循环直到循环计数器到达 5。然后，循环之后的指令显示寄存器 CX 将其值移至 t ：

0x0058 00088 (main.go:11) MOVQ CX, “”.t+8(SP)

这是处于最终状态的图：

我们还可以在 Go 中完成循环的翻译：

func main() {   l := []int{9, 45, 23, 67, 78}   t := 0   i := 0
   var tmp int
   goto endstart:   tmp = l[i]   i++   t += tmpend:   if i < 5 {      goto start   }
   println(t)}

为这个新程序生成汇编代码，将提供完全相同的输出。

改进

内部转换循环的方式可能会对其他功能（例如 Go 调度程序）产生影响。在 Go 1.10 之前，编译的循环类似于以下代码：

func main() {   l := []int{9, 45, 23, 67, 78}   t := 0   i := 0
   var tmp int   p := uintptr(unsafe.Pointer(&l[0]))
   if i >= 5 {      goto end   }body:   tmp = *(*int)(unsafe.Pointer(p))   p += unsafe.Sizeof(l[0])   i++   t += tmp   if i < 5 {      goto body   }end:   println(t)}

这种实现方式的问题是，当达到 5 时，指针 p 超过了分配的末尾。这个问题使循环不容易被抢占，因为它的主体不安全。循环编译的优化确保它不会创建任何过去的指针。为准备 Go 调度程序中的非合作式抢占而进行了此改进。

本文转载自 360 云计算公众号。

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